[發(fā)明專利]高頻變壓器最大設(shè)計容量的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510566266.7
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105183992B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寧;劉可可;王帥兵;李琳;魏曉光;張升;高陽;周萬迪;王新穎;丁驍
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;國家電網(wǎng)公司;華北電力大學(xué);國網(wǎng)浙江省電力公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01F41/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供了一種高頻變壓器最大設(shè)計容量的確定方法，包括步驟1：獲取高頻變壓器的磁芯損耗系數(shù)；步驟2：獲取高頻變壓器的磁芯面積積A_p、磁芯體積V_core和磁芯窗口面積W_a，以及溫升系數(shù)K_s；步驟3：計算高頻變壓器的最優(yōu)工作磁密值B_opt；步驟4：計算初選設(shè)計容量S₀的值、高頻變壓器原副邊繞組的匝數(shù)N、交流繞組系數(shù)F_r和原副邊繞組的平均匝長MLT；步驟5：計算最大設(shè)計容量S_m；步驟6：計算新的最大設(shè)計容量S'_m；步驟7：比較最大設(shè)計容量S'_m和最大設(shè)計容量S_m。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種高頻變壓器最大設(shè)計容量的確定方法，在磁芯結(jié)構(gòu)和尺寸固定的條件下，可以方便地確定變壓器的最大設(shè)計容量值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高頻變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高頻變壓器最大設(shè)計容量的確定方法。

背景技術(shù)

基于電力電子技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者開始探索研究實現(xiàn)電能變換的新型智能變壓器-電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，簡稱PET)，也稱固態(tài)變壓器(Solid-State Transformer，簡稱SST)。電力電子變壓器作為一種高度可控的新型變電裝備，其突出特點是能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器原副邊電壓幅值與相位的靈活控制，以滿足智能電網(wǎng)未來發(fā)展的許多新要求。而在電力電子變壓器的大功率拓撲的實現(xiàn)中，中間的高頻變壓器本體是最基礎(chǔ)也是最重要的電磁元件。隨著設(shè)計容量不斷提高，變壓器體積不斷增大，可通過提升工作頻率的方法減小高頻變壓器本體的物理體積。

因此，高頻變壓器相比與傳統(tǒng)的變壓器，其優(yōu)勢在于：

(1)相同磁芯結(jié)構(gòu)和尺寸時，變壓器的原副邊電壓等級顯著增大。

(2)相同磁芯結(jié)構(gòu)和尺寸時，變壓器的設(shè)計容量和功率密度顯著增大。

(3)應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，比如：配電網(wǎng)領(lǐng)域，直流輸電領(lǐng)域，以及未來智能電網(wǎng)領(lǐng)域。用在電力電子拓撲中，組成的電力電子變壓器可實現(xiàn)對原副邊電壓幅值與相位的靈活控制，可以滿足智能電網(wǎng)未來發(fā)展的許多新要求。

目前，在工程技術(shù)上，對于高頻變壓器的設(shè)計，都是已知設(shè)計容量和頻率等參數(shù)而展開設(shè)計，根據(jù)高頻變壓器的面積設(shè)計公式，確定磁芯的規(guī)格尺寸，然后，再進行繞組布置和絕緣安排的設(shè)計，最終，通過該種設(shè)計方式能夠滿足工程設(shè)計要求，但是，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，未來的電力電子變壓器容量會更大，體積會更小，更加地實現(xiàn)裝置集成化，對于其中的高頻變壓器體積要求會更加嚴格和精確。所以，就需要根據(jù)特定的磁芯規(guī)格尺寸，對高頻變壓器展開設(shè)計。在特定磁芯結(jié)構(gòu)和尺寸下，為了最大化地提高設(shè)計容量，有必要找到一種設(shè)計方法，使得高頻變壓器的設(shè)計容量最大，以滿足未來高頻變壓器的發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種高頻變壓器最大設(shè)計容量的確定方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述高頻變壓器的變比為1:1，原邊繞組和副邊繞組均采用Litz線繞制而成，所述方法包括：

步驟1：依據(jù)高頻變壓器的磁芯材料獲取所述高頻變壓器的磁芯損耗系數(shù)K_m和磁芯損耗指數(shù)；所述磁芯損耗指數(shù)包括指數(shù)α和指數(shù)β；所述磁芯損耗系數(shù)K_m、指數(shù)α和指數(shù)β均為常數(shù)；

步驟2：依據(jù)所述高頻變壓器的磁芯結(jié)構(gòu)和尺寸獲取高頻變壓器的磁芯面積積A_p、磁芯體積V_core和磁芯窗口面積W_a，以及溫升系數(shù)K_s；